WO2009049569A1 - Verfahren zum einspannen verformungsempfindlicher werkstücke und spannfutter zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum einspannen verformungsempfindlicher werkstücke und spannfutter zur durchführung des verfahrens Download PDF

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Definitions

  • the invention is formed by a method for clamping deformation-sensitive workpieces, in particular thin-walled rings, in which the workpiece to be clamped placed between the clamping jaws of a chuck in his chuck body below the jaws having a pole block with at least one magnet chuck, centered by the closing of the jaws and by the Magnet is fixed in this centered position.
  • the invention further relates to a chuck for carrying out the method.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method with which the disadvantages described above are avoided.
  • the object of the invention is furthermore to provide a chuck with which the method according to the invention can be carried out.
  • the process part of the object is achieved by the method mentioned, which exploits the fact that without further effort by the chuck, a centric clamping is achieved, so that before the machining of the workpiece in a simple manner its correct alignment is ensured. Furthermore, the use of the chuck also means that forces occurring during machining can not displace the workpiece, since this is fixed in a form-fitting manner by the clamping jaws of the chuck. It should be noted in the method according to the invention that the chuck, contrary to its customary usual determination is not necessarily used for clamping the deformation-sensitive workpiece, that such supportive use is, of course, but possible by a clamping force is generated in the centering serving closing the jaws.
  • the magnet designed as an electromagnet is turned on, so that the centering of the workpiece can be done by the jaws without interfering interaction with a permanent magnet.
  • the field strength of the electromagnet is increased in dependence on the speed for at least partial compensation of the centrifugally induced clamping force loss of the clamping jaws, so as to reliably secure the position of the workpiece.
  • the clamping force itself is increased depending on the speed for at least partial compensation of the centrifugally induced clamping force loss of the clamping jaws.
  • the field strength of the electromagnet is increased after removal of the clamping jaws.
  • a chuck which can be designed manually or power-operated and which is characterized in that this several radially on a Having chuck guided clamping jaws, and that in the chuck body below the clamping jaws, a pole block is arranged with at least one electromagnet.
  • the integration of the pole block with an electromagnet within a well-known in its basic structure of the prior art chuck offers the possibility that just this, the basic structure of this chuck can be maintained and in particular the adjustability of the clamping jaws is not affected by the pole block arranged below.
  • Electromagnet or electro-coil assemblies of a plurality of electromagnets are arranged, such that adjacent magnetic regions have a different magnetic polarity. By this arrangement, a large field strength can be achieved with a low design effort. Furthermore, it is advantageous if 6 jaws and 6
  • Magnet regions are provided, as this results in a reasonable compromise between equipment expense and circumferentially uniform force on the deformation sensitive workpieces.
  • each magnet region (5) has areas of different polarity by centering, since it is thus also possible to use any, even odd number of clamping jaws.
  • Fig. 1 is a front view of a chuck according to the invention in a schematic representation with a clamped bearing ring.
  • FIG. 1 shows a chuck body 3 in which a plurality of, namely 6 clamping jaws 2 are radially guided, in which
  • each magnet area 5 can also have areas of different polarity by centering, adjacent areas containing adjacent magnet areas remaining unchanged in their different polarity. Magnetic regions 5 are defined by these electromagnets 4, with adjacent magnetic regions 5 having a different magnetic polarity.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspannen verformungsempfindlicher Werkstücke (6), insbesondere dünnwandiger Ringe, bei dem das einzuspannende Werkstück (6) zwischen den Spannbacken (2) eines in seinem Futterkörper (3) unterhalb der Spannbacken einen Polblock (7) mit mindestens einem Magneten (4) aufweisenden Spannfutters (1 ) platziert, durch das Schliessen der Spannbacken (2) zentriert und durch den Magneten (4) in dieser zentrierten Lage fixiert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Spannfutter (1 ) mit einem in einem Polblock (7) unterhalb der Spannbacken (2) angeordneten Magnete (4).

Description

Verfahren zum Einspannen verformungsempfindlicher Werkstücke und Spannfutter zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung ist gebildet durch ein Verfahren zum Einspannen verformungsempfindlicher Werkstücke, insbesondere dünnwandiger Ringe, bei dem das einzuspannende Werkstück zwischen den Spannbacken eines in seinem Futterkörper unterhalb der Spannbacken einen Polblock mit mindestens einem Magneten aufweisenden Spannfutter platziert, durch das Schliessen der Spannbacken zentriert und durch den Magneten in dieser zentrierten Lage fixiert wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Spannfutter zur Durchführung des Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt und beispielsweise in der DE 299 04 532 U1 beschrieben, verformungsempfindliche Werkstücke für die spanabhebende Bearbeitung mittels einer Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken zu halten, in der Magnete genutzt werden. Damit sind allerdings die Nachteile verbunden, dass bei Werkstücken mit einer geringen Auflagefläche zu geringe Haltekräfte gegeben sind, wobei diese Probleme prinzipiell durch deren Gestaltung bei dünnwandigen Ringen auftreten, wie diese als Lageringe mit einem Durchmesser im Bereich von ca. 250 bis 5000 mm benötigt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die Werkstücke durch die bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte verschoben werden; weiterhin erfolgt durch die Magnete keine zentrische Spannung, so dass vor Aufnahme der Bearbeitung ein großer Zeitaufwand erforderlich ist, um die Werkstücke korrekt auszurichten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein Spannfutter bereitzustellen, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird durch das eingangs genannte Verfahren gelöst, das die Tatsache ausnutzt, dass ohne weiteren Aufwand durch das Spannfutter ein zentrisches Spannen erreicht wird, so dass vor der Bearbeitungsaufnahme des Werkstückes auf einfache Weise dessen korrekte Ausrichtung sichergestellt ist. Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung des Spannfutters auch, dass bei der Bearbeitung auftretende Kräfte das Werkstück nicht verschieben können, da dieses formschlüssig durch die Spannbacken des Spannfutters fixiert ist. Zu beachten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass das Spannfutter entgegen seiner üblichen gewohnten Bestimmung nicht zwingend zum Spannen des verformungsempfindlichen Werkstückes genutzt wird, dass eine derartige unterstützende Nutzung selbstverständlich aber möglich ist, indem bei dem der Zentrierung dienenden Schliessen der Spannbacken eine Spannkraft erzeugt wird.
Weiterhin bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es, wenn nach dem Schliessen der Spannbacken der als Elektromagnet ausgeführte Magnet eingeschaltet wird, so dass das Zentrieren des Werkstückes durch die Spannbacken ohne störende Interaktion mit einem Permanentmagneten erfolgen kann.
Im Rahmen der Erfindung besteht weiterhin die Möglichkeit, dass in Abhängigkeit der Drehzahl zur zumindest teilweisen Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken die Feldstärke des Elektromagneten erhöht wird, um so die Lage des Werkstückes verlässlich zu sichern. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass in Abhängigkeit der Drehzahl zur zumindest teilweisen Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken die Spannkraft selber erhöht wird.
Anders als bei der Vorrichtung gemäß der DE 299 04532 U1 ist eine Bearbeitung des Werkstückes in Folge der Verwendung des Spannfutters nur an zwei Seiten möglich, da die dritte Seite durch die Spannbacken blockiert ist. Daher ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass nach Bearbeitung der beiden freien Seiten des Werkstücks die Spannbacken von diesem entfernt und dessen Fixierung allein durch den Elektromagneten bewirkt wird, um so die Nachteile zu vermeiden, die sich aus der Präsenz der Spannbacken ergeben.
Um dabei einem Verschieben des Werkstückes entgegenzuwirken ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, das nach dem Entfernen der Spannbacken die Feldstärke des Elektromagneten erhöht wird.
Der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Spannfutter, das manuell oder kraftbetätigt ausgestaltet sein kann und das dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses mehrere radial an einem Futterkörper geführte Spannbacken aufweist, und dass im Futterkörper unterhalb der Spannbacken ein Polblock mit mindestens einem Elektromagneten angeordnet ist. Die Integration des Polblockes mit einem Elektromagneten innerhalb eines in seinem grundsätzlichen Aufbau aus dem Stand der Technik bekannten Spannfutters bietet die Möglichkeit, dass eben dieser der grundsätzliche Aufbau dieses Spannfutters beibehalten werden kann und insbesondere die Verstellbarkeit der Spannbacken durch den unterhalb angeordneten Polblock nicht beeinträchtigt wird.
Ganz besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn zwischen den Spannbacken in Magnetbereichen eine Elektrospulenanordnung des
Elektromagneten bzw. Elektrospulenanordnungen mehrerer Elektromagnete angeordnet sind, derart dass benachbarte Magnetbereiche eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen. Durch diese Anordnung lässt sich eine große Feldstärke mit einem geringen konstruktiven Aufwand erzielen. Weiterhin ist es günstig, wenn 6 Spannbacken und 6
Magnetbereiche vorgesehen sind, da dies einen angemessenen Kompromiss zwischen apparativen Aufwand und in Umfangsrichtung gleichmäßiger Krafteinwirkung auf die verformungsempfindlichen Werkstücke ergibt.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn jeder Magnetbereich (5) durch mittiges Teilen Bereiche unterschiedlicher Polung aufweist, da es so auch möglich ist, eine beliebige, auch ungeradzahlige Anzahl von Spannbacken zu verwenden.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Spannfutters in einer schematischen Darstellung mit einem eingespannten Lagerring.
In der Figur 1 ist von einem Spannfutter 1 , das zur Realisierung der Erfindung in manueller oder kraftbetätigter Ausführungsform vorliegen kann, die zur Erläuterung der Erfindung ausreichende schematische Vorderansicht dargestellt, da der grundsätzliche Aufbau des Spannfutters 1 zur Betätigung der Spannbacken 2 für die Erfindung unverändert aus dem Stand der Technik übernommen werden kann. Die Figur 1 zeigt einen Futterkörper 3, in dem mehrere, nämlich 6 Spannbacken 2 radial geführt sind, wobei im
Futterkörper 3 unterhalb der Spannbacken 2 ein Polblock 7 mit mindestens einem Elektromagneten 4 angeordnet ist, wobei gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum 6 Elektromagnete 4 vorhanden sind, die zwischen dem Verstellbereich der Spannbacken 2 platziert sind. Gemäß einen nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann auch jeder Magnetbereich 5 durch mittiges Teilen Bereiche unterschiedlicher Polung aufweisen, wobei benachbarte Bereiche benachbarte Magnetbereiche unverändert ihre unterschiedliche Polung beibehalten. Durch diese Elektromagneten 4 werden Magnetbereiche 5 definiert, wobei benachbarte Magnetbereiche 5 eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen. Mit einem derartigen Spannfutter 1 ist es möglich, verformungsempfindliche Werkstücke 6, insbesondere dünnwandige Ringe wie Lagerringe, zwischen den Spannbacken 2 zu platzieren und dieses Werkstück 6 durch das Schließen der Spannbacken 2 zu zentrieren. Nach der Zentrierung des Werkstückes 6 wird dieses durch die Wirkung des Magneten, insbesondere durch das Einschalten des Elektromagneten 4 gehalten, wobei diese Haltekraft selbstverständlich durch die Spannbacken 2 unterstützt werden kann, die jedoch zur Vermeidung einer Deformation der verformungsempfindlichen Werkstücke 6 nicht die überwiegende Last des Spannens tragen sollten. Bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter 1 besteht außerdem die Möglichkeit, dass zur Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken 2 die Feldstärke des Elektromagneten 4 erhöht und/oder die Spannkraft der Spannbacken 2 selber erhöht wird. Um nach der Bearbeitung der beiden freien Seiten des Werkstückes 6 auch die Seite bearbeiten zu können, die durch das Anliegen der Spannbacken 2 blockiert ist, ist weiterhin vorgesehen, dass diese Spannbacken 2 geöffnet, zurückgezogen oder auf andere Weise von der zu bearbeitenden Seite entfernt und gegebenenfalls die Feldstärke des Elektromagneten 4 erhöht wird, der dann alleinig für die Einspannung des Werkstückes 6 verantwortlich ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Einspannen verformungsempfindlicher Werkstücke (6), insbesondere dünnwandiger Ringe, bei dem das einzuspannende Werkstück (6) zwischen den Spannbacken (2) eines in seinem
Futterkörper (3) unterhalb der Spannbacken einen Polblock (7) mit mindestens einem Magneten (4) aufweisenden Spannfutters (1 ) platziert, durch das Schliessen der Spannbacken (2) zentriert und durch den Magneten (4) in dieser zentrierten Lage fixiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schliessen der Spannbacken (2) der als Elektromagnet (4) ausgeführte Magnet eingeschaltet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem der Zentrierung dienenden Schliessen der Spannbacken (2) eine Spannkraft erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Drehzahl zur zumindest teilweisen Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken (2) die Feldstärke des Elektromagneten (4) erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in
Abhängigkeit der Drehzahl zur zumindest teilweisen Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken (2) die Spannkraft erhöht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bearbeitung der beiden freien Seiten des Werkstücks (6) die Spannbacken (2) von diesem entfernt z.B. geöffnet, zurückgezogen oder auf andere Weise von der zu bearbeitenden Seite entfernt wurde und dessen Fixierung allein durch den Elektromagneten (4) bewirkt wird. .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der Spannbacken (2) die Feldstärke des Elektromagneten (4) erhöht wird.
8. Spannfutter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mehrere radial in einem
Futterkörper (3) geführte Spannbacken (2) aufweist, und dass im Futterkörper (3) unterhalb der Spannbacken (2) ein Polblock (7) mit mindestens einem Elektromagneten (4) angeordnet ist.
9. Spannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Spannbacken (2) in Magnetbereichen (5) eine
Elektrospulenanordnung des Elektromagneten (4) bzw Elektrospulenanordnungen mehrerer Elektromagnete (4) angeordnet sind, derart dass benachbarte Magnetbereiche (5) eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen.
10. Spannfutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass 6 Spannbacken (2) und 6 Magnetbereiche (5) vorgesehen sind.
1 1.Spannfutter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Magnetbereich (5) durch mittiges Teilen Bereiche unterschiedlicher Polung aufweist
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